Android中的签名机制

昨天看了一下Android中的签名机制，这里介绍一下Android中签名用的Key的产生方法和签名的原理。

产生Key

o 产生RSA私钥(private key)
openssl genrsa -3 -out testkey.pem 2048

-3 是算法的参数（public exponent）。
2048 是私钥长度。
testkey.pem 是输出的文件。

o 产生PKCS#10格式的认证请求。所谓认证请求就是发给认证机构认证的一个请求，它主要包括一个公钥和一些相关信息(如组织名称和联系人邮件地址)。
openssl req -new -x509 -key testkey.pem -out testkey.x509.pem -days 10000 /
-subj ‘/C=US/ST=California/L=Mountain View/O=Android/OU=Android/CN=Android/[email protected]’

如果不提供最后两个参数，openssl会提示你输入相关信息，这里的信息可以根据你自己的实际情况填写。如：

openssl req -new -x509 -key testkey.pem -out testkey.x509.pem -days 10000

You are about to be asked to enter information that will be incorporated
into your certificate request.
What you are about to enter is what is called a Distinguished Name or a DN.
There are quite a few fields but you can leave some blank
For some fields there will be a default value,
If you enter ‘.’, the field will be left blank.
—–
Country Name (2 letter code) [GB]:CN
State or Province Name (full name) [Berkshire]:GuangDong
Locality Name (eg, city) [Newbury]:ShenZhen
Organization Name (eg, company) [My Company Ltd]:Topwise
Organizational Unit Name (eg, section) []:Broncho
Common Name (eg, your name or your server’s hostname) []:broncho.cn
Email Address []:[email protected]

o 把私钥的格式转换成PKCS #8（Private-Key Information Syntax Standard.）

openssl pkcs8 -in testkey.pem -topk8 -outform DER -out testkey.pk8 -nocrypt

私钥是不能让别人知道的，否则就起不到保密的作用了。私钥通常是要加密保存的，但这里指定了-nocryp，表示不加密。

Android提供了一个脚本mkkey.sh用来简化上面的步骤：

if ["$1" == ""]; then
    echo "Create a test certificate key."
    echo "Usage: $0 NAME"
    echo "Will generate NAME.pk8 and NAME.x509.pem"
    echo "  /C=US/ST=California/L=Mountain View/O=Android/OU=Android/CN=Android/[email protected]"
    return
fi
 
openssl genrsa -3 -out $1.pem 2048
 
openssl req -new -x509 -key $1.pem -out $1.x509.pem -days 10000 /
    -subj '/C=US/ST=California/L=Mountain View/O=Android/OU=Android/CN=Android/[email protected]'
 
openssl pkcs8 -in $1.pem -topk8 -outform DER -out $1.pk8 -nocrypt

签名

Android提供了为jar/zip文件签名的程序signapk.jar 。

它的用法如下：
Usage: signapk publickey.x509[.pem] privatekey.pk8 input.jar output.jar

第一个参数是公钥，即前面第二步产生的testkey.x509.pem。
第二个参数是私钥，即前面第三步产生的testkey.pk8。
第三个参数是要签名的文件。
第四个参数是输出的文件（即签名后的文件）。

如：java -jar signapk.jar testkey.x509.pem testkey.pk8 update.zip update-signed.zip

现在我们来看看签名到底做了些什么：

o 先为输入的jar/zip文件中的所有文件生成SHA1数字签名(除了CERT.RSA,CERT.SF和MANIFEST.MF）

        for (JarEntry entry: byName.values()) {
            String name = entry.getName();
            if (!entry.isDirectory() && !name.equals(JarFile.MANIFEST_NAME) &&
                !name.equals(CERT_SF_NAME) && !name.equals(CERT_RSA_NAME) &&
                (stripPattern == null ||
                 !stripPattern.matcher(name).matches())) {
                InputStream data = jar.getInputStream(entry);
                while ((num = data.read(buffer)) > 0) {
                    md.update(buffer, 0, num);
                }
 
                Attributes attr = null;
                if (input != null) attr = input.getAttributes(name);
                attr = attr != null ? new Attributes(attr) : new Attributes();
                attr.putValue("SHA1-Digest", base64.encode(md.digest()));
                output.getEntries().put(name, attr);
            }
        }

并把数字签名信息写入MANIFEST.MF

            je = new JarEntry(JarFile.MANIFEST_NAME);
            je.setTime(timestamp);
            outputJar.putNextEntry(je);
            manifest.write(outputJar);

o 对manifest签名并写入CERT.SF

            // CERT.SF
            Signature signature = Signature.getInstance("SHA1withRSA");
            signature.initSign(privateKey);
            je = new JarEntry(CERT_SF_NAME);
            je.setTime(timestamp);
            outputJar.putNextEntry(je);
            writeSignatureFile(manifest,
                    new SignatureOutputStream(outputJar, signature));

o 把对输出文件的签名和公钥写入CERT.RSA。

            // CERT.RSA
            je = new JarEntry(CERT_RSA_NAME);
            je.setTime(timestamp);
            outputJar.putNextEntry(je);
            writeSignatureBlock(signature, publicKey, outputJar);

签名的作用

签名的主要目的为了检测文件是否被别人修改了。但它并不能禁止别人修改，因为你完全重新生成签名，但是你生成的签名和原来是不一样的。